基于三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調(diào)整方法與流程

本發(fā)明涉及大型重載臥式車床的調(diào)整技術(shù)，尤其涉及基于三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調(diào)整方法。

背景技術(shù)：

大型重載臥式車床簡(jiǎn)稱重載臥車，是重要戰(zhàn)略裝備，如超臨界核電重型轉(zhuǎn)子以及大型艦艇的舵軸均是由重載臥車加工而成。靜壓主軸是數(shù)控重載臥車的核心功能部件，其性能直接影響加工質(zhì)量、精度和效率。

重載臥車在加工軸類工件時(shí)，工件的重量范圍變化很大，小的工件約幾噸重，大的工件往往幾十噸重甚至達(dá)250噸重。由于工件重量差別很大，導(dǎo)致裝夾工件后靜壓主軸頂尖處的撓度變形差別很大。靜壓主軸頂尖處的變形將導(dǎo)致臥車加工軸類零件同軸度的變化，進(jìn)而顯著影響軸類工件的加工精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改動(dòng)小、成本低、調(diào)整準(zhǔn)確、效率高的基于三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調(diào)整方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調(diào)整方法，由前靜壓軸承、后靜壓軸承和靜壓托對(duì)靜壓頭架主軸形成三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)，前靜壓軸承位于后靜壓軸承和靜壓托之間，頭架主軸質(zhì)量分布為q、工件及花盤總重量對(duì)頂尖產(chǎn)生的作用力為F，根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)方程計(jì)算三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)各支點(diǎn)的支反力，再計(jì)算頭架頂尖處的撓度f，設(shè)定頭架頂尖處的撓度允許范圍為±f₀，以支點(diǎn)處的供液流量為調(diào)整變量對(duì)三點(diǎn)支承處的支反力進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)頂尖處的撓度f進(jìn)行調(diào)整，使得|f|≤f₀。

計(jì)算頭架頂尖處的撓度f時(shí)按以下步驟進(jìn)行：

S1：設(shè)前靜壓軸承的支反力為F3，后靜壓軸承的支反力為F1，靜壓托的支反力為F2；

S2：列出靜力平衡方程：

F1+F2+F3＝F+q(l+a)；

S3：列出變形協(xié)調(diào)方程：在前靜壓軸承的支反力F3處，各外力產(chǎn)生的撓度之和等于前軸承偏位移e3，

其中，

S4：聯(lián)歷步驟S2中的靜力平衡方程和步驟S3中的變形協(xié)調(diào)方程，求出支反力F3；

S5：在求出的支反力F3基礎(chǔ)上，進(jìn)一步求頭架頂尖處的的撓度f：

f＝f_F'+f_q1'+f_q2'+f_F3'，

其中，

在調(diào)整三點(diǎn)支承處的支點(diǎn)處支反力時(shí)，對(duì)靜壓托供油的油泵的每分鐘供油量進(jìn)行調(diào)整。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的基于三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調(diào)整方法，以工件重量的大小為核心變量，對(duì)三點(diǎn)支承的支反力進(jìn)行主動(dòng)調(diào)整，從而減少或抵消工件重量變化引起的靜壓頭架主軸撓度變形，使靜壓頭架主軸的頂尖位置保持基本不變，顯著提高前后頂尖的等高性，減少或削除臥車加工軸類零件時(shí)的同軸度變化，提高軸類工件的加工精度；為實(shí)現(xiàn)該方法在傳統(tǒng)液壓供油系統(tǒng)基礎(chǔ)上的改動(dòng)很小，增加成本少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；避免了單純依靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工調(diào)整的不確定性，顯著降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了機(jī)床調(diào)整效率。在調(diào)整三點(diǎn)支承處的支點(diǎn)處支反力時(shí)，對(duì)靜壓托供油的油泵的每分鐘供油量進(jìn)行調(diào)整，由于靜壓托為主受力點(diǎn)，其油腔壓力和油膜厚度對(duì)每分鐘供油量變化的響應(yīng)速度最快，調(diào)整效率最高。

附圖說明

圖1是三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)重載臥車靜壓頭架主軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)力學(xué)模型圖。

圖3是本發(fā)明的調(diào)整方法流程圖。

圖中各標(biāo)號(hào)表示：

1、前靜壓軸承；2、后靜壓軸承；3、靜壓托；4、頭架主軸。

具體實(shí)施方式

圖1至圖3示出了本發(fā)明的基于三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調(diào)整方法實(shí)施例，該方法是由前靜壓軸承1、后靜壓軸承2和靜壓托3對(duì)靜壓頭架主軸4形成三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)，前靜壓軸承1位于后靜壓軸承2和靜壓托3之間，頭架主軸4質(zhì)量分布為q、工件及花盤總重量對(duì)頂尖產(chǎn)生的作用力為F，根據(jù)靜力平衡方程和變形協(xié)調(diào)方程計(jì)算三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)各支點(diǎn)的支反力，再計(jì)算頭架頂尖處的撓度f，設(shè)定頭架頂尖處的撓度允許范圍為±f₀，以支點(diǎn)處的供液流量為調(diào)整變量對(duì)三點(diǎn)支承處的支反力進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)頂尖處的撓度f進(jìn)行調(diào)整，使得|f|≤f₀。本發(fā)明的基于三點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)的重載臥車靜壓頭架主軸頂尖調(diào)整方法，以工件重量的大小為核心變量，對(duì)三點(diǎn)支承的支反力進(jìn)行主動(dòng)調(diào)整，從而減少或抵消工件重量變化引起的靜壓頭架主軸撓度變形，使靜壓頭架主軸的頂尖位置保持基本不變，顯著提高前后頂尖的等高性，減少或削除臥車加工軸類零件時(shí)的同軸度變化，提高軸類工件的加工精度；為實(shí)現(xiàn)該方法在傳統(tǒng)液壓供油系統(tǒng)基礎(chǔ)上的改動(dòng)很小，增加成本少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；避免了單純依靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工調(diào)整的不確定性，顯著降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了機(jī)床調(diào)整效率。

計(jì)算頭架頂尖處的撓度f時(shí)按以下步驟進(jìn)行：

S1：設(shè)前靜壓軸承的支反力為F3，后靜壓軸承的支反力為F1，靜壓托的支反力為F2；

S2：列出靜力平衡方程：

F1+F2+F3＝F+q(l+a)；

S3：列出變形協(xié)調(diào)方程：在前靜壓軸承的支反力F3處，各外力產(chǎn)生的撓度之和等于前軸承偏位移e3，

其中，

S4：聯(lián)歷步驟S2中的靜力平衡方程和步驟S3中的變形協(xié)調(diào)方程，求出支反力F3；

S5：在求出的支反力F3基礎(chǔ)上，進(jìn)一步求頭架頂尖處的的撓度f：

f＝f_F'+f_q1'+f_q2'+f_F3'，

其中，

在本實(shí)施例中，對(duì)調(diào)整三點(diǎn)支承處的支點(diǎn)處支反力時(shí)，調(diào)整靜壓托供油的油泵的每分鐘供油量，由于靜壓托為主受力點(diǎn)，其油腔壓力和油膜厚度對(duì)每分鐘供油量變化的響應(yīng)速度最快，調(diào)整效率最高。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。